1、第第8章章 功率电路功率电路8.1 功率放大电路功率放大电路一、一、放大电路的功率和效率放大电路的功率和效率L2ooRUP VomPP 输出功输出功率率输出电压输出电压（有效值）（有效值）效率效率直流电源输直流电源输出功率出功率CCC(AV)VVIP +VCCRBRLC1+ui+射极输出器射极输出器CQItdiCC20CCCVVV21P:电电源源输输出出功功率率LLRIRItdtItdom2CQ2L202cmCQ20LC2O21R)sin(I21Ri21P:负负载载消消耗耗的的功功率率OVLCQCEQPPRIIUtd om220CCET21iu21P:三三极极管管消消耗耗的的功功率率直流电源输
2、出功率充分激直流电源输出功率充分激励下励下(输入输入)电路输出不失电路输出不失真最大功率时真最大功率时,Q,Q点的位置点的位置1 1）在电源电压一定的情况下，最大不失）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，即输出功率尽可能大真输出电压最大，即输出功率尽可能大双电源供电时双电源供电时U Uomom的峰值接近电源电压。的峰值接近电源电压。单单电源供电电源供电U Uomom的峰值接近二分之一电源电压。的峰值接近二分之一电源电压。2 2）效率尽可能高，因而电路损耗的直流功）效率尽可能高，因而电路损耗的直流功率尽可能小，静态时功放管的集电极电流近率尽可能小，静态时功放管的集电极电流近似为似为0
3、 0。管子一个周管子一个周期内都导通期内都导通 有半个周期有半个周期以上导通以上导通 只有半个周只有半个周期导通期导通1 1）甲类方式：晶体管在）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处信号的整个周期内均处于导通状态于导通状态2 2）乙类方式：晶体管仅）乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于在信号的半个周期处于导通状态导通状态3 3）甲乙类方式：晶体管）甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处在信号的多半个周期处于导通状态于导通状态失真小，静态电流大，失真小，静态电流大，管耗大，效率低。管耗大，效率低。失真大，静态电流为失真大，静态电流为零零 ，管耗小，效率高。，管耗小，效率高。消除交越失真。消除
4、交越失真。4 4、功率放大电路研究的问题、功率放大电路研究的问题 1）性能指标：输出功率和效率。）性能指标：输出功率和效率。2）晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。）晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。CMCEO)BR(CMP,U,I功率管功率管的选择的选择3）失真和散热）失真和散热极限极限状态状态图解法图解法二、乙类互补对称功率放大器二、乙类互补对称功率放大器OCLOCL互补对称互补对称截止截止、则：则：令令静态分析：静态分析：T2T100OQEQBQVuuuVui 动态分析：动态分析：u uo o=u=ui i u uo o=u=ui i两只管子交替工作，两只管子交替工作，两路电源交替
5、供电，两路电源交替供电，双向跟随。双向跟随。u ui i 0 0 时，时，T T1 1 导通导通 T T2 2 截止截止u ui i 0 0 时，时，T T2 2 导通导通 T T1 1 截止截止tUVtUVOmOm sinRi:sin)(u:CESCCCESCC 此此时时输输出出电电流流最最大大输输出出电电压压L2CESCCom2)(:RUVP 最大输出功率最大输出功率LCESCCCCCCCVRUVVtdiVP)(2)(212:201 直直流流电电源源功功率率CCCESCCVUV4 CMLCCmaxCCM:IIRVi 选选择择晶晶体体管管参参数数(BR)CEOCCmaxCE(BR)CEO2:
6、UVuU 选选择择 2 0 CCET diu21:tP 管耗管耗输出功率最大时，因管输出功率最大时，因管压降最小，故管子损耗压降最小，故管子损耗不大；输出功率最小时，不大；输出功率最小时，因集电极电流最小，故因集电极电流最小，故管子损耗也不大。管子损耗也不大。取最大取最大带入带入令令,t,sinu:OMO U CCCCOMV 6.0V2U L22CCTmaxRVP omom2TmaxL2CComCESP2.0P2PR2VP0U ，则，则若若OTL)OTL)单电源系统单电源系统负载串接大容量负载串接大容量电容电容C(C(几百几百 几几千微法的电解电千微法的电解电容器）容器）CCEQV21V:E
7、点点静静态态电电位位必必须须调调在在电电路路中中要要求求OTLt2CCV保证输出端能够得保证输出端能够得到最大输出功率到最大输出功率2CCCQVU V0UOQ C C隔直走流隔直走流2)2(CESCComUVU C C隔直走流隔直走流,u ui iu uo ot tt t信号在零附信号在零附近两只管子近两只管子均截止均截止消除失真的方消除失真的方法：设置合适法：设置合适的静态工作点。的静态工作点。四、四、甲乙类互补对称功率放大器甲乙类互补对称功率放大器R RL LR R1 1D D1 1D D2 2T T1 1T T2 2+V+VCCCCu ui i+V VCCCCu uO OR R2 2D2
8、D1B1B2QUUU 静态：静态：二极管微通二极管微通要保证要保证E E点静态点静态电位仍然为零电位仍然为零过电流保护过电流保护ib2b1uuu 小小动动态态：二二极极管管动动态态电电阻阻功率和效率计算功率和效率计算公式仍然用公式仍然用倍增电路倍增电路故称之为故称之为，则，则若若BEBE221B1B2B2UURRRUII R R1 1R R2 2T T1 1T T2 2T T3 3I I2 2I IB B电压并联交电压并联交直流负反馈直流负反馈tCCV大功率大功率PNPPNP与与NPNNPN管的配对困难，用复合管管的配对困难，用复合管代替输出级的同型管，做成准推挽电路代替输出级的同型管，做成准
9、推挽电路穿透电流泄放电阻穿透电流泄放电阻不同类型的管子复合后，不同类型的管子复合后，其类型决定于第一级其类型决定于第一级管管21 判断下列各图是否能组成复合管？判断下列各图是否能组成复合管？组成原则：在合适的外加电压下，组成原则：在合适的外加电压下，每只管子的电流都有合适的通路，每只管子的电流都有合适的通路，才能组成复合管。才能组成复合管。复合管一般用复合管一般用途：增大途：增大，减小前级驱动减小前级驱动电流，改变管电流，改变管子的类型。子的类型。六、集成功率放大电路六、集成功率放大电路LM386LM386-电压串联负反馈电压串联负反馈OTLOTL交流反馈交流反馈LCC2L2CCom8)22/
10、(:RVRVP 最大输出功率最大输出功率uCCIMA22/U:V 此时输入电压有效值为此时输入电压有效值为8.2 线性直流稳压电路线性直流稳压电路1)1)负载变化输出电压基本不变；负载变化输出电压基本不变；2)2)电网电压变化输出电压基本不变。电网电压变化输出电压基本不变。1 1、对整流电路要研究清楚以下问题：、对整流电路要研究清楚以下问题：1 1）电路的工作原理：二极管工作状态、波）电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析形分析2 2）输出电压和输出电流的平均值：输出为）输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压脉动的直流电压3 3）整流二极管的选择：二极管承受的最大）整流二极管的选择
11、：二极管承受的最大整流平均电流和最高反向工作电压整流平均电流和最高反向工作电压单相桥式整流电路单相桥式整流电路1 1）工作原理）工作原理 u u2 2的正半周的正半周:ADAD1 1R RL LDD3 3BB，u uO O=u u2 2 u u2 2的负半周的负半周:BDBD2 2R RL LDD4 4 A A，u uO O=-=-u u2 22)2)UO（AV）和和 IL（AV）的估算的估算)t (dt sinU21U 0 2O(AV)LLRU9.0RUI2O(AV)L(AV)22O(AV)U9.0U22U uOu2OO已知变压器副边电已知变压器副边电压有效值为压有效值为U U2 23)3)
12、二极管的选择二极管的选择2maxRU2U L2L(AV)D(AV)RU45.02II 额定电压：最额定电压：最大峰值电压大峰值电压额定电流：最额定电流：最大平均电流大平均电流整流桥整流桥集成的桥式整流电集成的桥式整流电路称为整流堆。路称为整流堆。+uo ioRLD1D4D3D2+u C1)1)工作原理工作原理非非常常小小。，对对电电容容充充电电，时时，有有一一对对二二极极管管导导通通当当充充电电 uu C2。放放电电，电电容容通通过过时时，所所有有二二极极管管均均截截止止当当放放电电CRR uu LLC2 充电充电按指数规律下降按指数规律下降C C 越大，越大，R RL L越大越大,放电放电将
13、越大，曲线越平滑，将越大，曲线越平滑，脉动越小。脉动越小。R RL L=2)2)二极管的二极管的导通角导通角导通角导通角 的峰值的峰值脉动脉动放电放电DO(AV)LiURC小到一定程度，小到一定程度，难于选择二极管！难于选择二极管！。时，时，当当2O(AV)LU2.1U2T)53(CR 。的的耐耐压压值值应应大大于于2U21.1C简单易行，简单易行，U UO O（AVAV）高，高，C C 足够大时足够大时交流交流分量较小；不适于大电流负载。分量较小；不适于大电流负载。3）电容的选择及）电容的选择及UO（AV）的估算的估算4）优缺点）优缺点2、电感滤波电路电感滤波电路当回路电流减小时，感生电动势
14、的方向阻止电流的当回路电流减小时，感生电动势的方向阻止电流的减小，从而增大二极管的导通角。减小，从而增大二极管的导通角。对谐波分量对谐波分量:f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电感电压大部分降在电感上。上。因此，因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。在输出端得到比较平滑的直流电压。对直流分量对直流分量:XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上上适于大电流负载！适于大电流负载！2O(AV)U9.0U 3 3、复式滤波电路复式滤波电路电感应与负载串联，电容应与负载并联。电感应与负载串联，电容应与负载并联。例例 单相桥式电容滤波整流，交流电源频率单相桥式电容滤波
15、整流，交流电源频率f=50 Hz，负载电负载电阻阻 RL=40 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压UO=20 V，选择，选择整流二极管整流二极管及及滤波电容。滤波电容。解解 1.选二极管选二极管V 172.1202.1O2 UU电流平均值：电流平均值：A0.2540 20212121LOOD RUII承受最高反压承受最高反压：V 2422RM UU2RM2UU 选二极管应满足：选二极管应满足：IF (2 3)ID可选：可选：2CZ55C(IF =1 A，URM =100 V)或或 1 A、100 V 整流桥整流桥2.选滤波电容选滤波电容s 02.05011 fTs 04.024 L TCR取
16、取F 0001 40s 0.04 C可选可选：1 000 F，耐压，耐压 50 V 的电解电容。的电解电容。在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电压波动允许电网电压波动1010，且负载有一定的，且负载有一定的变化范围。变化范围。电源保证：电源保证：1)1)负载变化输出电压基本不变；负载变化输出电压基本不变；2)2)电网电压变化输出电压基本不变。电网电压变化输出电压基本不变。LLROIIORIIOOrUUUUUUUUS IUOOoIUR 简单易行，稳压性能好。适用于输出电压简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流变化范围较小的场合。固定、
17、输出电流变化范围较小的场合。II IIZMmaxDZminDZZ 且且ZLmaxZinImminDIIRUUIZ 电网电压最低且负载电流最电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。大时，稳压管的电流最小。LmaxZZinImIIUUR 电网电压最高且负载电流最小时，稳压管电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大。的电流最大。ZMLminZaxImmaxDIIRUUIZ LminZMZaxImIIUUR 稳压管稳压电路的设计稳压管稳压电路的设计已知输出电压为已知输出电压为6V6V，负载电流为，负载电流为0 030mA30mA。试试求求图图示电路的参数。示电路的参数。（1 1）稳压管的
18、选择）稳压管的选择 I -III UULminLmaxZZMOZ （2 2）U UI I的选择的选择 U)32(UZI 稳压系数稳压系数:OIzOILzLzROIIOrUURrUURrRRrUUUUSL 输出电阻输出电阻:zzorRrR 为减小为减小S Sr r,取值矛盾取值矛盾!如何提高输出电流如何提高输出电流加晶体管放大加晶体管放大OLI)1(I BEZOUUU CEIOUUU U UO O变化，都将通过变化，都将通过U UCECE的调节使的调节使U UO O稳稳定，故称晶体管为调整管。定，故称晶体管为调整管。稳压原理：电路引入稳压原理：电路引入，稳定输出电压。，稳定输出电压。同相比例同相
19、比例运算电路运算电路输出电压的调节范围输出电压的调节范围:Z3321OZ32321URRRRUURRRRR 调整管调整管基准电压基准电压采样电路采样电路比较放大比较放大根据极限参数根据极限参数I ICMCM、U U(BR)CEO(BR)CEO、P PCM CM 选择选择调整管！调整管！IEmaxIR1ILmax ILmax ICMUCEmaxUImax UOmin U(BR)CEO PTmax IEmax UCEmax U 提高输出电压电路提高输出电压电路W78 C1 C2 +U R1R2R3R48 UU(虚短虚短)O211433URRRURRR URRRRRU43312O)1(输出电压可调稳
20、压电路输出电压可调稳压电路恒流源电路恒流源电路+UI=10V W7805+UO RRLIQIO0.1 F0.33 F10 Q23OIRUI A5.0 线性稳压电路的缺点：线性稳压电路的缺点：调整管管耗大调整管管耗大电源效率低电源效率低(40%60%)改进思路：改进思路：使调整管使调整管截止截止(电流小电流小)饱和饱和(管压降小管压降小)开关稳压电路的优点：开关稳压电路的优点：效率高效率高(80%90%)体积小、重量轻体积小、重量轻稳压范围宽稳压范围宽开关稳压电路的缺点：开关稳压电路的缺点：电路复杂电路复杂对电网要求不对电网要求不高高对电子设备干扰较大对电子设备干扰较大输出电压含较大纹波输出电压含较大纹波谢谢观看！谢谢观看！2020
